magnetismo - cesu · 2019. 2. 23. · magnetismo já na grécia antiga se conhecia as propriedades...

UNIDADE 6

1 CESU – Custódio Furtado de Sousa

MAGNETISMO

Já na Grécia antiga se conhecia as propriedades de um minério de ferro encontrado

na região de Magnésia, a magnetita (Fe3O4). Um pedaço de magnetita é um ímã

permanente que:

Atrai pequenos fragmentos de ferro. Em forma de barra, as suas extremidades

têm maior poder de atração e são denominados pólos:

http://www.daviddarling.info/childrens_encyclopedia/Magnetism_For_Kids.html

Quando possui liberdade de movimento, uma barra de magnetita alinha-se

aproximadamente na linha norte-sul. Portanto os pólos são chamados de pólos

norte (aponta para o norte) e pólo sul (aponta para o sul)

No desenho, uma barra de magnetita apoiada no

ponto O e, no início, arbitrariamente alinhada, gira

até alinhar-se na direção Norte – Sul.

Deste modo, as primeiras bússolas eram agulhas de magnetita, usadas pelos chineses em

200 d.C.

Pólos iguais se repelem e pólos opostos se atraem:

Não é possível isolar um pólo: sempre que quebramos um ímã ao meio, teremos

dois ímãs.

Campo Magnético de um ímã:

Assim como uma carga elétrica, também no espaço em torno de um ímã há uma

região de influência que chamamos de CAMPO MAGNÉTICO do ímã, que pode ser

facilmente visualizado polvilhando-se limalhas de ferro ou de palha de aço ao redor do

ímã.

N

O

UNIDADE 6


https://miraimages.photoshelter.com/image/I0000vnoSqcL0dvU

Nota-se o surgimento de linhas de força

de campo magnético que parecem ligar

um pólo ao outro (desenho ao lado). Se

movermos uma bússola ao longo de

uma dessas linhas veremos que o seu

ponteiro aponta sempre na direção

tangente ao ponto desta linha, como no

desenho abaixo. Por isso convencionou-

se dizer que as linhas de força nascem

no pólo N e morrem no pólo S.

http://www.physbot.co.uk/magnetic-fields-and-induction.html

Note que as linhas de força do campo são mais densas próximas aos pólos. A densidade

das linhas de força do campo dá idéia de sua intensidade. Logo, o campo magnético é

mais forte próximo aos pólos N e S.

Campo Magnético de Correntes Elétricas

Não são apenas ímãs permanentes que geram magnetismo e têm a propriedade de

desviar agulhas de bússola. Em 1820, Öersted verificou que uma corrente elétrica

também pode desviar a agulha de um ímã.

http://www.madteddy.com/elecmag1.htm


UNIDADE 6


Logo, uma corrente elétrica gera um

campo magnético ao seu redor. Há uma

―circulação‖ das linhas de força

(embora nada se mova) em torno do fio.

Para não nos perdermos, adotamos a

seguinte regra:

https://www.tes.com/teaching-resource/magnetic-fields-revision-mats-aqa-a2-specification-new-11540921

Regra da mão direita para a circulação

magnética: afaste o polegar dos outros

4 dedos da mão direita. Com o polegar,

imitamos a direção da corrente e os 4

outros dedos giram em torno do

polegar, imitando as linhas de força.

Vetor campo magnético (𝑩 )

Define-se o vetor campo elétrico com

Direção: tangente à linha de força

Sentido: acompanhado a orientação das linhas de força

Módulo: em casos de simetria:

Onde: 𝜇 → 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑔𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑒𝑖𝑜𝐼 → 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝐿 → 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛𝑕𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟ç𝑎

http://support.sbg-systems.com/customer/en/portal/articles/1408684-magnetic-fields-and-disturbances

Obs.:

O símbolo de um vetor apontando para fora da página é

O símbolo de um vetor apontando para dentro da página é

No sistema internacional, a unidade de campo magnético é TESLA, símbolo T

Parte do comportamento das linhas de força do campo magnético é descrita por

uma das leis gerais do eletromagnetismo, conhecida como Lei de Gauss

𝐵 = 𝜇 ∙𝐼

𝐿

UNIDADE 6


Magnética. Segundo ela, todas as linhas de força magnética formam linhas

fechadas.

Exemplo: Num fio situado no vácuo, cuja permeabilidade magnética é de

4 ∙ 𝜋 ∙ 10−7𝑁/𝐴2 passa uma corrente de intensidade I = 6 A. Calcule

a) A fórmula para o campo magnético situado a uma distância R do fio

b) O valor do campo a 4 m do fio

a) Ao longo de toda a linha de força

desenhada, o campo magnético terá a mesma intensidade e com direção tangencial ao círculo.

Comprimento da linha de força (círculo):

𝐿 = 2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑅 , Portanto:

𝐵 = 𝜇 ∙𝐼

2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑅

b) 𝐵 = 𝜇 ∙𝐼

2∙𝜋 ∙𝑅= 4 ∙ 𝜋 ∙ 10−7 ∙

6

2∙𝜋 ∙4=

6∙10−7

2= 3 ∙ 10−7𝑇

Questionário

1) Quatro bússolas estão

colocadas no tampo de uma

mesa de madeira nas posições

ilustradas na figura abaixo. Elas

se orientam conforme é

mostrado devido à ação de um

forte ímã. Sendo o campo

magnético da Terra desprezível,

a partir da orientação das

bússolas, em que posição está o

ímã?

DICA: NUM CADERNO A PARTE, TENTE DESENHAR AS LINHAS DE FORÇAS GERADAS POR

CADA UM DOS ÍMÃS SEPARADAMENTE E VER EM QUAL DOS 5 DESENHOS AS 4

BÚSSOLAS ENCAIXAM.

2) Um tubo de vidro de massa

30 g está sobre uma balança. Na qual

está um ímã de massa m1 = 90g. Dois

outros pequenos ímãs de massas m2 =

m3 = 30g são colocados no tubo de

modo a ficarem suspensos devido a

forças magnéticas e seus pesos. Qual a

indicação da balança?

UNIDADE 6


DICA: CADA UM DOS ÍMÂS SOFRE REPULSÃO. LEMBRE-SE QUE O PESO DO TUBO DE

VIDRO TAMBÉM CONTA

3)

Na figura, uma corrente de grande

intensidade está passando por um fio,

situado acima de uma agulha magnética

apoiada sobre uma mesa. Como uma

pessoa que olha por cima da mesa verá

a bússola apontar?

DICA: USE A REGRA DA MÃO DIREITA PARA ACIRCULAÇÃO MAGNÉTICA.

A BÚSSOLA IRA GIRA NA DIREÇÃO DADA PELAS 4 FALANGES DA MÃO. O

POLEGAS IMITA A CORRENTE NO FIO

Respostas: 1) 5 2)180g 3) visto de cima da mesa↑

Campo Magnético de uma espira

Uma espira é um fio de forma circular.

A regra da mão direita nos dá o sentido

do campo magnético em torno do fio

com corrente. Além disso, a Lei de

Gauss afirma que todas as linhas de

campo magnético são fechadas.

Utilizando essas duas leis podemos

mapear qualitativamente o campo

magnético criado pela espira, como na

figura ao lado.

Campo Magnético de uma bobina

Uma bobina é formada por várias espiras num só fio.

As linhas de força geradas por uma

bobina como a do lado também são

curvas fechadas. Podemos notar que a

maioria das linhas de força sai e entra

na bobina através de suas extremidades.

Poucas delas saem e entram pelos

espaçamentos entre os fios no meio do

corpo da espira.

Tal comportamento é acentuado se aumentarmos o número de espiras da bobina e o seu

comprimento: Para um grande número de espiras por unidade de comprimento

(densidade de espiras), numa bobina muito extensa:

UNIDADE 6


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/solenoid.html

Praticamente todas as linhas de força passam pelas extremidades da bobina.

As linhas de força no interior da bobina são paralelas.

Note que uma única linha de força envolve as N espiras, portanto a corrente total

circulada por uma linha de força é N.I

No interior da bobina o campo magnético B será então:

𝐵 = 𝜇 ∙𝑁∙𝐼

𝐿= 𝜇 ∙

𝑁

𝐿∙ 𝐼 ,onde

𝑁

𝐿= 𝑛 densidade de espiras (número de espiras por

metro).

Exemplo: Uma bobina situada no vácuo, onde a permeabilidade magnética vale

4 ∙ 𝜋 ∙ 10−7𝑁/𝐴2, tem uma densidade de 1000000 espiras por metro. Que campo

existirá em seu interior se pelo foi passa uma corrente elétrica de 10 A?

𝜇 = 4 ∙ 𝜋 ∙ 10−7𝑁/𝐴2

𝑛 = 1000000 = 106

𝐼 = 10

→ 𝐵 = 𝜇 ∙ 𝑛 ∙ 𝐼 = 4 ∙ 𝜋 ∙ 10−7 ∙ 106 ∙ 10 = 4 ∙ 𝜋 ∙ 10−7+6+1 = 4 ∙ 𝜋

𝐵 = 4 ∙ 3,14 = 12,56 𝑇

Equivalência entre bobina e Ímã

Uma bobina de alta densidade e extensa tem campo magnético muito intenso próximo

às extremidades, parecendo ter dois pólos. Ainda como um ímã, uma bobina parece ter

dois pólos, pois se aproximarmos o pólo norte de um ímã de uma das extremidades de

uma bobina poderá ocorrer uma atração ou repulsão. Logo uma bobina equivale a um

ímã e vice – versa. No entanto, o verbo PARECER foi usado de propósito porque os

pólos de um ímã não são pólos de verdade: existem linhas de força também no interior

de um ímã, de modo que os pólos são apenas locais em que a maioria das linhas de

força de um ímã emerge dele ou penetram nele, pois pela Lei de Gauss Magnética, toda

linha de força magnética deve ser fechada.

𝐵 = 𝜇 ∙ 𝑛 ∙ 𝐼

UNIDADE 6


Questionário

1) Represente os campos vetores campo magnético nos pontos A e B de uma espira pelo

qual passa uma corrente

a) no sentido horário

b) no sentido anti-horário

Dicas

1º passo: use a regra da mão direita para a circulação magnética

2º passo: pela regra veja por que região (interna ou externa) da espira o campo ―entra‖ e

―sai‖ da página

2) Qual é a densidade de linhas de uma bobina que gera um campo magnético de 8..10-3T pela qual passa uma corrente de 20 A. Adote ao permeabilidade do ar igual a

4..10-7 unidades no SI .

Dicas

1º passo: identifique o que se pede: a densidade de espiras n

2º passo: use a fórmula do campo magnético no interior de uma bobina e identifique no

enunciado do problema o valor de B, e I. Calcule a partir daí o valo de n.

3) O prego de ferro da figura, inicialmente não imantado, é aproximado

do pólo norte de um ímã, portanto, pode-se afirmar corretamente que:

I - o campo magnético do ímã ordena as moléculas do prego, magnetizando-o.

II - a parte do prego mais próxima do ímã torna-se um pólo norte.

III- ao se afastar o ímã do prego, este passará a atrair outro ímã.

Respostas: 1) a) A B b) A B 2)10000 espiras/m 3) apenas I

UNIDADE 6


Força Magnética sobre cargas em movimento.

https://physics10aps.blogspot.com.br/2013/09/force-on-current-

carrying-wire.html

No arranjo ao lado, um fio condutor reto atravessa o espaço entre um ímã de formato

em U. Sabemos que no espaço entre os

pólos há um campo magnético no sentido do pólo Norte para o pólo Sul. Quando não

há corrente elétrica no fio, nada ocorre, mas

surge uma força que deforma o fio quando

uma corrente elétrica passa pelo fio.

O sentido da força depende do sentido da corrente.

Corrente elétrica é formada por cargas elétricas em movimento. Quando uma

carga elétrica q se move com velocidade 𝑉 fazendo um ângulo com um vetor de

campo magnético 𝐵 , surge uma força magnética 𝐹𝑚 . Os vetores 𝐹𝑚 ,𝐵 e 𝑉 um triedro

tridimensional:

http://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/9898.htm

Se 𝐵 e 𝑉 se situam num plano H, a força

magnética 𝐹𝑚 tem direção

perpendicular ao plano H e sentido que

depende do sinal da carga q. O módulo

da força magnética é dada pela relação:

A dependência da força magnética com o seno do ângulo resulta em que a força é nula

se 𝑉 e 𝐵 forem paralelos. Há três trajetórias possíveis num campo magnético uniforme:

http://scientificsentence.net/Equations/Electrostatics/index.php?key=yes&Integer=motion_charges

Direção e sentido da Força magnética:

Segue uma regra usando-se a mão direita para cargas positivas e mão esquerda

para cargas negativas.

𝐹𝑚 = 𝑞 ∙ 𝑉 ∙ 𝐵 ∙ 𝑠𝑒𝑛 𝜃

UNIDADE 6


Separando os 4 dedos da mão do polegar: o polegar imita a direção da velocidade da carga e os 4 dedos imitam o campo magnético. A direção da força será dada pela

―tapa‖ que a palma da mão indicar.

Exemplo 1: Uma carga positiva penetra

horizontalmente uma região de campo

magnético uniforme. Usando a regra da mão direita, vemos que surge uma força que

desvia a carga para cima, fazendo com que

ela percorra um trecho com trajetória circular no interior do campo. Ao escapar

do campo magnético sua trajetória se torna

vertical retilínea

http://slideplayer.com/slide/10372877/

Exemplo 2: Carga elétrica negativa penetrando num campo magnético uniforme furando a

página : Usa-se a mão esquerda

A força magnética atua como uma força

centrípeta, sempre perpendicular à velocidade e mantendo a carga numa

trajetória circular dentro do campo.

𝐹𝑐𝑝 = 𝑀 ∙ 𝑎𝑐𝑝 =𝑀 ∙ 𝑉2

𝑅

Lembrete :Unidade 2: Sempre que a trajetória de um corpo móvel for circular, a força resultante sobre ele será uma força que aponta sempre para o centro da trajetória circular, que imprime ao corpo

uma aceleração centrípeta acp, denominada força centrípeta Fcp Pela segunda lei de Newton:

M: massa V: velocidade R: raio da trajetória circular

UNIDADE 6


Questionário

1)

Três partículas se movem no vácuo e

entram numa região de campo

magnético na figura, ―perfurando‖ a

página). Determine a carga de cada uma

das partículas.

DICA: VEJA SE CADA PARTICULA OBEDECE A REGRA DA MÃO DIREITA OU ESQUERDA PARA

A FORÇA MAGNÉTICA E IDENTIFIQUE O SINAL DA CARGA DE CADA UMA.

2)Uma garrafa magnética contém um campo de 100T e mantém presa uma partícula de

carga 1,9.10-9

C em movimento circular de 10-2

m de raio com uma velocidade de 19 m/s.

a) calcule a massa da partícula

DICA: A FORÇA MAGNÉTICA QUE PRENDE A PARTÍCULA É UMA FORÇA CENTRÍPETA Fm =Fcp. (faça sen90

o =1). MONTE AS FÓMULAS E SUBSTITUIA OS VALORES DE V, R, q E

B PARA CALCULAR M.

b) se o raio fosse 3 vezes maior, qual seria a massa da partícula?

DICA: REFAÇA OS CÁLCULOS PAR UM RAIO 3 VEZES MAIOR QUE O DADO NO ENUNCIADO

3)

Nos quatro braços de uma cruz de ferro

com um buraco quadrado no meio

enrolam-se 2 fios de cobre: um enrola

os braços verticais e outro os braços

horizontais. Como será o campo

magnético no interior do quadrado

vazado

a) Se apenas passa corrente nos baços verticais.

b) Se apenas passar corrente nos braços horizontais

DICA: USE A REGRA DA MÃO DIREITA PARA A CIRCULAÇÃO MAGNÉTICA E VEJA PARA ONDE

APONTA O POLEGAR DE SUA MÃO: ESTA SERÁ A DIREÇÃO DO CAMPO NO QUADRADO.

4) No exercício (3) que força magnética atuaria num elétron que atravessasse o buraco

vindo por detrás do desenho

a) Se apenas passa corrente nos baços verticais.

b) Se apenas passar corrente nos braços horizontais

DICA: SABENDO PARA ONDE APONTA O CAMPO NO EXERCÍCIO ANTERIOR E QUE ELETRONS TEM CARGA NEGATIVA, USE A REGRA DA MÃO ESQUERDA PARA A FORÇA MAGNETICA. A PALMA DA SUA MÃO ESQUERDA INDICARÁ O SENTIDO DA FORÇA

Respostas:1) +,0,- 2)a)10-20

kg b)3.10-20

kg 3)a)↑ b)← 4)a)→ b) ↑

UNIDADE 6


Força magnética sobre uma espira

Suponha uma espira quadrada AA’D’D

com uma corrente de elétrons (cargas

negativas) colocada no interior de um

campo magnético B

. Nos trechos AA’e

DD’não há forças magnéticas, pois a

velocidade dos elétrons é paralela ao

campo. Usando a mão esquerda

notamos que surgem forças em sentidos

opostos nos trechos AD e A’D’. Estas

forças farão a espira girar em torno do

eixo EE’até que a espira fique

perpendicular ao campo. Este é o

princípio de um motor elétrico.

Podemos imaginar um vetor 𝑀 preso na espira como se fosse uma estaca numa

parede. A espira gira no campo até que o vetor 𝑀 se alinhe com o campo 𝐵 . O vetor 𝑀

é denominado momento magnético da espira. A direção e o sentido de 𝑀 são dados

por outra regra da mão direita: a circulação da corrente é dada pelos 4 dedos .O polegar

indica a direção de 𝑀

Indução Magnética

Vimos que corrente elétrica produz um campo magnético, no entanto falta

estudar sob que condição se pode inverter a frase e perguntar: um campo magnético

pode produzir corrente? Em 1832, Michel Faraday nos mostrou o caminho,

possibilitando à humanidade acesso à geração das modernas fontes de energia elétrica,

como no desenho abaixo

https://www.proprofs.com/flashcards/story.php?title=physics-topic-12-electromagnetic-induction

UNIDADE 6


Enquanto aproximamos uma barra magnetizada de uma espira, notamos que surge uma

corrente elétrica circulando em seu interior. Enquanto afastamos a barra, notamos uma

corrente circulando no sentido oposto. Se a barra permanecer imóvel, nada se observa.

Faraday percebeu que o aparecimento de corrente tinha a ver com a VARIAÇÃO do

FLUXO de linhas de forças magnéticas no interior da bobina. Para uma espira de

área interna definida só há duas maneiras de se variar o fluxo em seu interior: Variando

a intensidade do campo magnético ou girando a espira, como no desenho abaixo:

Exemplo:

Um ímã como no desenho

abaixo está em movimento e atravessa

um aro metálico. O que acontece no aro

metálico:

a) enquanto o ímã se aproxima do anel

b) enquanto o íma se afasta do anel

a) enquanto se aproxima do aro, o campo magnético no interior do aro vai ficando cada

vez mais forte. Logo há uma variação de fluxo elétrico crescente no interior do anel gerando uma voltagem induzida crescente ao longo de todo o anel. Esta voltagem faz aparecer uma corrente elétrica crescente no anel, atingindo um valor máximo quando o ímã passa por dentro

dele.

b) após o ímã passar pelo anel o campo magnético no interior do aro vai ficando cada

vez mais fraco. Logo há uma variação de fluxo elétrico decrescente no interior do anel gerando uma voltagem induzida decrescente ao longo de todo o anel. Esta voltagem faz

aparecer uma corrente elétrica decrescente no anel a medida que o ímã se afasta.O gráfico da

Intensidade de corrente I no anel com o tempo durante a aproximação e afastamento do ímã teria a forma abaixo:

UNIDADE 6


Aplicações da Indução magnética:

Há infinitas aplicações para a indução correte elétrica por variação do fluxo

magnético. Dentre as mais importantes destacamos:

Gerador Elétrico de Corrente Alternada

https://fisicatecnologiaeensino.wordpress.com/2011/09/30/funcionamento-de-

um-usina-hidreletrica/

Girando mecanicamente uma manivela

acoplada a uma espira que gira no interior de um campo magnético, o fluxo magnético

no interior ora é crescente, ora é

decrescente, ora é crescente, ora é decrescente, .... , alternadamente.

Haverá a geração de uma corrente alternada nos terminais de saída. Resumidamente: entrando

com energia mecânica saímos com energia elétrica.

https://fisicatecnologiaeensino.wordpress.com/2011/09/30/funcionamento-de-um-usina-hidreletrica/

Este é o princípio da geração de energia de

uma Usina Hidrelétrica, onde uma turbina é girada mecanicamente pela corrente de

água num duto e acoplada a um gerador

elétrico.

Motor Elétrico

http://www.portaleletricista.com.br/gerador-eletrico-2/ https://fisicatecnologiaeensino.wordpress.com/2011/09/30/funcionamento-de-

um-usina-hidreletrica/

O motor elétrico nada mais é do que um

gerador invertido: Entra-se com Energia

elétrica que faz um eixo girar (Energia mecânica).

Ressonância Magnética Nucelar

https://www.edx.org/course/fundamentals-biomedical-imaging-

epflx-fndbioimgx-0 Um aparelho de

ressonância magnética é uma caixa

contendo um forte campo magnético

oscilante. A variação de fluxo magnético em nosso corpo faz com que cargas

elétricas dos núcleos de átomos de

hidrogênio ganhem e liberem energia. A energia liberada pelos núcleos atômicos é

captada por sensores que formam a imagem

tridimensional dos tecidos de nossos

corpos.

https://www.edx.org/course/fundamentals-biomedical-imaging-epflx-fndbioimgx-0


UNIDADE 6


Questionário

1)(Ufpr-2006) Uma prática muito

perigosa e ilegal consiste em colocar

uma espira com muitas voltas a poucos

metros abaixo de um fio de alta tensão

de corrente alternada, mas sem

encostar-se a ele. Quando os terminais

da bobina são ligados a uma lâmpada,

esta acende, roubando energia da rede.

Como se explica este fenômeno?

2) A corrente elétrica induzida em uma espira circular será:

a) nula, quando o fluxo magnético que atravessa a espira for constante

b) inversamente proporcional à variação do fluxo magnético com o tempo

c) no mesmo sentido da variação do fluxo magnético

d) tanto maior quanto maior for a resistência da espira

e) sempre a mesma, qualquer que seja a resistência da espira.

3) A figura representa um fio retilíneo pelo qual circula uma corrente de i ampères no sentido

indicado. Próximo do fio há duas espiras retangulares A e B planas e coplanares com o fio. Se a

corrente no fio retilíneo está crescendo com o tempo pode-se afirmar que:

a) aparecem correntes induzidas em A e B,

ambas no sentido horário;

b) aparecem correntes induzidas em A e B,

ambas no sentido anti-horário;

c) aparecem correntes induzidas no sentido

anti-horário em A e horário em B;

d) neste caso só se pode dizer o sentido da

corrente induzida se conhecermos as áreas das

espiras A e B;

e) o fio atrai as espiras A e B

4) Observe a figura:

Uma espira de fio metálico, quadrada, de lado a, move-se com velocidade constante 𝑉 na

direção x, de P (onde x é igual a zero) até Q (onde x é igual a 6a). Essa espira atravessa a região

UNIDADE 6


quadrada de lado 2a, onde existe um campo magnético𝐵 uniforme, perpendicular ao plano da

figura e que aponta para o leitor.

O gráfico que melhor representa a corrente i, induzida na espira, em função da distância x, é:

https://pt.scribd.com/document/256491756/Apostila-Fisica-3%C2%BA-Ano-1%C2%BA-BimestreED

Respostas: 1) variação do fluxo magnético no interior da bobina. 2)A 3)C 4) C

Ondas Eletromagnéticas

Vimos que campos magnéticos são criados por correntes elétricas. Há, no entanto, outro modo de se produzir campo magnético. Maxwell em 1856 descobriu que uma variação do

campo elétrico 𝔼 ∆𝔼

∆𝑡 também gera campo magnético.

Também vimos que, pela Lei de Faraday, variações do campo magnético 𝐵 ∆𝐵

∆𝑡 geram

corrente elétrica, que são cargas elétricas em movimento. Mas para que haja movimento de

cargas é preciso que exista um campo elétrico para puxá-las (vide capítulo 8).

Resumindo:

∆𝔼

∆𝑡 𝑔𝑒𝑟𝑎 𝐵

∆𝐵

∆𝑡 𝑔𝑒𝑟𝑎 𝔼

Em certas condições, campos magnéticos variantes geram campos elétricos variantes, que por sua vez geram campos magnéticos variantes, ... . Este ciclo pode ser eterno: um campo

gerando outro continuamente.

Maxwell , em 1873, demonstrou matematicamente que este ciclo se propaga no espaço

(na matéria ou no vácuo) em forma de onda, denominada ONDA ELETROMAGNÉTICA, composta de campos elétricos e magnéticos oscilantes, conforme a figura abaixo.

Estas ondas possuem campos elétricos e

magnéticos que oscilam em planos

perpendiculares à medida que se propagam (ondas transversais). A velocidade de

propagação da onda eletromagnética no

vácuo é a mesma que a Velocidade da Luz:

c = 300.000.000 m/s

http://clickgratis.blog.br/FisicaTubarao/479027/definicao-sobre-

ondas-eletromagmeticas.html

Vimos no capítulo 4 que a luz é de natureza ondulatória, donde se conclui que a luz é uma onda eletromagnética. Esta compreensão da Natureza permite tratar todos os fenômenos

luminosos como fenômenos puramente eletromagnéticos e representa uma enorme unificação da

UNIDADE 6


Física: A Óptica passa a ser mais uma aplicação da mais abrangente e completa teoria da Física:

a Teoria Eletromagnética de Maxwell.

Também foi visto no capítulo 7 que uma das componentes que mais caracterizam a onda

é o seu comprimento de onda () e sua frequência (f)

Comprimento de onda (): distância entre dois pontos de máximo da onda, medido em

metros (m)

Frequência (f): número de oscilações da

onda em 1 segundo, medido em Hertz (Hz).

Abaixo há uma escala de comprimento de onda e dos tipos de radiação eletromagnética.

https://www.slideshare.net/fagneroliveira7771/espectro-

eletromagntico-33874899/2

Vemos que ondas de rádio e de TV são ondas eletromagnéticas de grande

comprimento de onda e baixa freqüência.

Microondas, que aquecem nossos alimentos e são muito usados em controles remotos,

têm comprimento um pouco menor.

Radiação infravermelha tem comprimento

menor ainda. Somos cegos a estes tipos de radiação porque nossos olhos se adaptaram

pela evolução a se sensibilizarem com

ondas na faixa da Luz Visível que se

encontra no intervalo (2∙10-7m < < 8∙10-6m).

Estas são as radiações não - ionizantes.

Radiação ultravioleta, raios X e raios gama são radiações ionizantes e são prejudiciais à

saúde.Somos cegos a elas também.

Apesar de sua existência ter sido prevista por Maxwell em 1856, ondas

eletromagnéticas só foram detectadas em 1888 por Heinrich Hertz por meio de um oscilador de

alta voltagem, hoje chamado de oscilador de Hertz.

O oscilador á esquerda produz campos alternados de alta voltagem que ionizam o ar, produzindo descargas elétricas entre as duas esferas da antena. Para captar o sinal das ondas,

Hertz utilizou um aro metálico terminado em esferas metálicas. A cada faísca da antena

emissora correspondia a uma faísca induzida na antena receptora, mesmo que a distância entre as duas antenas fosse de dezenas de metros. Este é o mesmo princípio usado hoje na emissão e

receptação de ondas de rádio e TV nas telecomunicações.

UNIDADE 6


https://br.pinterest.com/pin/436778863836502153/?lp=true

O microfone transforma o sinal sonoro em sinal elétrico. O sinal elétrico é ―encapsulado‖ em

sinal oscilante pelo modulador de freqüência que emite este sinal oscilante em ondas eletromagnéticas na faixa de radiofreqüência do espectro.

Questionário

1) Nossa pele possui células que reagem à incidência de luz ultravioleta e produzem uma

substância chamada melanina, responsável pela pigmentação da pele. Pensando em se bronzear, uma garota vestiu um biquíni, acendeu a luz de seu quarto e deitou-se

exatamente abaixo da lâmpada incandescente. Após várias horas ela percebeu que não

conseguiu resultado algum. O bronzeamento não ocorreu porque a luz emitida pela

lâmpada incandescente é de:

a) baixa intensidade.

b) baixa frequência.

c) um espectro contínuo.

d) amplitude inadequada

e) curto comprimento de

onda

2) São exemplos de ondas os raios X, os raios gama, as ondas de rádio, as ondas sonoras e

as ondas de luz. Cada um desses cinco tipos de onda difere, de algum modo, dos

demais.Qual das alternativas apresenta uma afirmação que diferencia corretamente o

tipo de onda referido das demais ondas acima citadas?

a) Raios X são as únicas ondas que não são visíveis b) Raios gama são as únicas ondas transversais.

c) Ondas de rádio são as únicas ondas que transportam energia.

d) Ondas sonoras são as únicas ondas longitudinais.

e) Ondas de luz são as únicas ondas que se propagam no vácuo com velocidade de 300000000 m/s

3) (UNESP-2000) A figura representa, num determinado instante, o valor (em escala arbitrária) do campo elétrico E associado a uma onda eletromagnética que se propaga

no vácuo, ao longo do eixo X, correspondente a um raio de luz de cor laranja.

A velocidade da luz no vácuo vale 3,0x108 m/s.

Qual é freqüência dessa luz de cor laranja vale, em hertz ?

https://br.pinterest.com/pin/436778863836502153/?lp=true

UNIDADE 6


Obs: No capítulo 4 vimos que a reação entre freqüência e comprimento de onda é c=·f

4) A seguir é dado um conjunto de comprimento de ondas eletromagnéticas. Assinale a

que corresponde à radiação de luz visível

a) 3.10-9

m

b) 4.10-6

m

c) 2.10 3 m

d) 7.10-16

m

e) 6.10-8

m

Respostas: 1) B 2)A 3) 0,5x1015

. 4)B

Magnetismo Terrestre

No início desta unidade dizemos que uma agulha imantada (uma bússola) se orienta espontaneamente na direção norte-sul. Vimos que bússolas se orientam ao longo de linhas de

força magnéticas (veja desenho na página 1). Isso quer dizer que a própria Terra se comporta

com um ímã gigante, gerando linhas de força que se orienta no sentido Sul - Norte, como no desenho abaixo:

Note que próximo ao pólo norte geométrico se encontra o ponto para

o qual as linhas de força ―morrem‖,

que num ímã corresponde ao pólo

sul. Este é o pólo Sul magnético da Terra. Próximo ao Pólo Sul

geométrico se encontra o pólo Norte

magnético, onde ―nascem‖ as linhas de força. (Observação: na verdade as

linhas não nascem nem morrem,

pois pela lei de Gauss magnética,

linhas de força são linhas fechadas).

O campo magnético terrestre tem uma importância enorme para a vida da Terra, protegendo-

a contra uma rajada violenta de cargas elétricas (prótons e elétrons) de alta energia, ejetadas pelas erupções do Sol, denominado Vento Solar. O campo magnético da Terra desvia estas

cargas, apenas algumas delas, orientadas pelo campo magnético da Terra, penetram e atingem a

alta atmosfera da Terra. Este choque entre as cargas elétricas e os átomos da alta atmosfera faz com que haja emissão de luz de diferentes cores: esta é a origem as AURORAS POLARES:

manchas coloridas que dançam no céu próximo aos pólos norte e sul.

http://www.thehansindia.com/posts/index/Environment/2016-05-23/How-Earths-magnetic-field-interacts-with-solar-wind-can-improve-space-weather-

forecast/229962

Algumas partículas do vento solar acabam aprisionadas no campo magnético terrestre e ficam

orbitando a milhares de quilômetros além da atmosfera da Terra, formando dois cinturões

principais (Há outros mais rarefeitos e de menor importância):

UNIDADE 6


Um mais externo composto

majoritariamente por elétrons (roxo na figura) e outro mais interno composto

majoritariamente por prótons (verde na

figura)

https://www.thunderbolts.info/wp/2012/01/17/essential-guide-to-the-

eu-chapter-8/van-allen-belts-2/

Questionário

1) O estudioso Robert Norman publicou em Londres, em 1581, um livro em que discutia

experimentos mostrando que a força que o campo magnético terrestre exerce sobre uma agulha

imantada não é horizontal. Essa força tende a alinhar tal agulha às linhas desse campo. Devido a

essa propriedade, pode-se construir uma bússola que, além de indicar a direção norte-sul,

também indica a inclinação da linha do campo magnético terrestre no local onde a bússola se

encontra. Isso é feito, por exemplo, inserindo-se uma agulha imantada num material, de modo

que o conjunto tenha a mesma densidade que a água e fique em equilíbrio dentro de um copo

cheio de água, como esquematizado na figura 1.

r

A figura 2 representa a Terra e algumas das linhas do campo magnético terrestre. Foram

realizadas observações com a referida bússola em três cidades (I, II e III), indicando que o pólo

norte da agulha formava, APROXIMADAMENTE,

- para a cidade I, um ângulo de 20° em relação à horizontal e apontava para baixo;

- para a cidade II, um ângulo de 75° em relação à horizontal e apontava para cima;

- para a cidade III, um ângulo de 0° e permanecia na horizontal.

A partir dessas informações, pode-se concluir que tais observações foram realizadas,

RESPECTIVAMENTE, nas cidades de

a) Punta Arenas (sul do Chile), Natal (nordeste do Brasil) e Havana (noroeste de Cuba).

b) Punta Arenas (sul do Chile), Havana (noroeste de Cuba) e Natal (nordeste do Brasil).

c) Havana (noroeste de Cuba), Natal (nordeste do Brasil) e Punta Arenas (sul do Chile).

d) Havana (noroeste de Cuba), Punta Arenas (sul do Chile) e Natal (nordeste do Brasil).

http://fisicaevestibular.com.br/novo/eletricidade/eletromagnetismo/exercicios-imas-e-campo-magnetico/

2)

UNIDADE 6


Desenhe a orientação de quatro bússolas

do desenho ao lado imersas no campo

magnético da Terra.

3)

A figura mostra a trajetória de uma

partícula carregada no campo magnético

da Terra. Por que ela se comporta desta

forma?

http://www.pas.rochester.edu/~blackman/ast104/emagnetic.html

Respostas:

1) Em Havana a bússola indica o pólo norte e está inclinada para baixo — em Natal, na linha do

equador, a bússola indica o pólo norte e não está inclinada — em Punta Arenas´, a bússola indica o pólo

norte e está inclinada para cima

2)Dica: segue o campo magnético da terra

3) Trajetória helicoidal: partícula entrou no campo magnético da Terra numa direção inclinada em relação ao campo magnético.

Fonte das imagens http://www.daviddarling.info/childrens_encyclopedia/Magnetism_For_Kids.html



https://physics10aps.blogspot.com.br/2013/09/force-on-current-carrying-wire.html








http://packetpushers.net/back-basics-power/




http://clickgratis.blog.br/FisicaTubarao/479027/definicao-sobre-ondas-eletromagmeticas.html

https://www.slideshare.net/fagneroliveira7771/espectro-eletromagntico-33874899/2


http://www.thehansindia.com/posts/index/Environment/2016-05-23/How-Earths-magnetic-field-interacts-with-solar-

wind-can-improve-space-weather-forecast/229962

https://www.thunderbolts.info/wp/2012/01/17/essential-guide-to-the-eu-chapter-8/van-allen-belts-2/


http://www.madteddy.com/elecmag1.htm

http://www.daviddarling.info/childrens_encyclopedia/Magnetism_For_Kids.html



https://physics10aps.blogspot.com.br/2013/09/force-on-current-carrying-wire.html








http://packetpushers.net/back-basics-power/




http://clickgratis.blog.br/FisicaTubarao/479027/definicao-sobre-ondas-eletromagmeticas.html

https://www.slideshare.net/fagneroliveira7771/espectro-eletromagntico-33874899/2


http://www.thehansindia.com/posts/index/Environment/2016-05-23/How-Earths-magnetic-field-interacts-with-solar-wind-can-improve-space-weather-forecast/229962

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https://www.thunderbolts.info/wp/2012/01/17/essential-guide-to-the-eu-chapter-8/van-allen-belts-2/


magnetismo - cesu · 2019. 2. 23. · magnetismo já na grécia antiga se conhecia as propriedades...

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